Способ проветривания карьеров Советский патент 1983 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к горной Иромьюшенности и может быть использ вано для .проветривания карьеров есте венными воздушными потоками. Известен способ проветривания карьеров,включающий формирование вер ней-части бортов карьера по определенному аэродинс1мически обтекаемому профилю и обеспечение бeзoтpывнoctи -Обтекающего воздушного потока 1 . Недостатком этого способа являет сложность выполнения и содержания специального профиля борта карьера в натурных условиях, а также весьма значительные дополнительные затраты на создание этого профиля. Наиболее близким к предлагаемому является способ проветривания карье ров, включающий создание аэродина.мически обтекаемых форм рельефа путем отс1апки в прикарьерной территории внешних отвалов и изменение направления ветрового потока, при это отвалы размещают на буту с наибольшей высотной отметкой и выполняют в виде терриконов в одну или нескол ко гряд 2 . К недостаткам известного способа относятся весьма значительны е затр ты на отсыпку отвалов, а также то, что он не обеспечивает в полной мере безот1 1вности обтекания отвалов ветровым потоком. Цель изобретения - повышение эффективности проветривания и снижеА ние капитальных и эксплуатационных затрат путем обеспечения безотрьшности обтекания ветрового потока. Указанная цель достигается тем, что согласно способу проветривания карьеров, включающему создание спег(иальных форм рельефа путем отсыпки в прикарьерной территории внетаних отвалов и изменение направления вет рового потока, внешние отвалы,отсыпают cfo стороны ветров преобладакицег направления с углом откоса к карьеру 5-8, начиная от предельного кон тура карьера с учетом бермы безопасности, при этом высоту отвалов определяют из выражения :. X., , tai553llo + 0,0003}.h - угол, на который требуется повернуть ветровой поток ;в карьер, . oLfff - угол откоса отвалов к карь HOT- высота отвалов, м/ Ь - вертикальная мощность част ветрового потока, принимаю щей участие в проветривани карьера, м. Пот/ -J, 2.6 + o,4oehJ;J На фиг.1 и 2 показана принципиальная схема обтекания ветровым потоком Отвалов с неограниченной длиной, полученная на аэродинамической модели, на фиг.3 - принципиальная схема проветривания вытянутого в плане карьера. В результате исследований на аэродинамических моделях установлено, что при обтеканий ветровьам потоком отвалов с неограниченной длиной вкрест потоку и наветренным естественным углом откосов 35-40° поток деформи руется от уровня подошвы отвалов до высоты h.g 1,185 h где HOT - высота отвалов, мНог15 м. В зоне дефо1 4ации линии тока потока сгущаются и увеличиваются его скорости, что особенно показательно для наветренной части отвалов Гсече- . ние 1-1) При дальнейших исследованиях было установлено, что при создании подвегренного угла откоса отвалов не более 8 в объеме за их верхней бровкой по потоку степень разряжения, создаваемого ветровьм потоком, достаточна для обеспечения эффекта налипания, т.е. безотрывного течения. Линии тока ста1раются принять пространственное положение, параллельное наклонной плоскости отвалов. Причем чем ближе, расположена к поверхности линия тока, тем это более характерно. При дальнейшем движении потока, над наклонной плоскостью его скорости по величине постепенно выравниваются со скоростями набегающего на отвал потока на бесконечности. В течении у подошвы (сечение II-II/ скорости потока согласно расчетам свободных струй при их налипании на плоскость равны скоростям на бесконечности перед отвалами, а угол наклона к горизонту приземной части потока с вертикальной мощностью Ь составляет oL . За сечением 11-11 по потоку линии тока постепенно становятся параллельными подстилающей поверхности, т.е. в этой области при увеличении расстоя ния от подошвы отвалов od - О. Для определения величины с6 в зависимости от h и hofB, сечении 11-11 (у подошвы пoдвeтpeннoVo откоса отвала ) было построено пять полей скоростей вет-ровых потоков при обтекании отвалов с параметрами: угол наветренного откоса, rtH г40, угол подветренного откоса, ct 8 , HOT ,55-89,5 м. поле скоростей ветрового потока на бесконечности перед отвалами характеризовалось типичными для условий карьеров величинами: геострофический ветер Q 5 м/с, термодинам1(гческая устойчивость атмосферы, pifl 0, параметр шероховатости прикарьерной .поверхности см. Вертикальная мощность ветрового потока (h) варьировалась в пределах: Ь 0-160 м, расход воздуха в нем определялся по зависимости

0(, 0.321 (Ci .4t33-0,264ie(2o+lb

(2}

.0,00345T{(W(,,.

а скорость на -м уровне перед отвалами на бесконечности

. ((Uo400)-beglZ;H),«/c (3) где С

1

1...; 4 0,202376 22; а - 0,ОООТГ4-0,00239 .;-О.ОООЧд , b 0,.20n-0,0576ie Z.f-0,00099

Iv

t,ill(,47}3-0,2642eg{loH)-0.0035((UoHOO),M,

где П -(количество порядковый номер 25 гдеьЬ,,-д- вертикальное смещение f -ft

-и линии тока, считая от по- линии тока над верхней и нижверхности; за первую линийней подветренными бровками

тока принята линия, совпадаю -отвалов, М;

щая с поверхностью земли ,(от В( горизонтальное расстоя.нив вала).30 между этими бровками, м,

Поле скоростей потока над отвала- Угол наклЬна части потока, вами строилось с учетом условия сохра- ключенного между поверхностью и t -ft нения количества движения при величй- линией тока в сечении у подветренной не зоны деформаций и средних скорое- подошвы отвалов, находился как тях в ней, определяемых по (1)и (5) jg .п

максимальной скорости на высоте 5-20 м j - .21 otj

НёШ отвалами (по Данным модели и натуры). Наклон каждой линии тока к горизонту определялся по зависимости:

«ut- « :

- текущий уровень,, где определяется скорость потока, м

Средняя скорость потока мощностью h перед отвалами равна

;и1 , (hU---jM/c

и

ср

а в деформированном слое над отвалами

10

Uepiyi)-MJlL,M/c

(5; Ч-Чт

где hg fv bg определялась no (ly. 5-- Расход воздуха между соседними линиями тока на единицу длины вкрест потоку принимался равным CJ 50,06 Тогда с учетом (2), уровень расположения каждой линии тока перед от.валами на бесконечности находится

20

по формуле:

Ч(«-0

Значения принятых величин h, h( приведены в таблице. : Вычисленные значения об в градусах ;в зависимости от h и Ь„ при otpf

На основе исходных данных таблицы была получена зависимость:

обот

Ot-r (р)

(0,1553. + 0,

К

от

где:0 о 5-8, 1з

h и h

от

2.Ы940, 6 метрах.

Введение в (9) и от пределах 5-8 оправдана незначительным диапазоном его изменения и сохранения при этом эффекта налипания.

При создании таких отвалов непосредственно перед карьером ветровО:й поток будет наклонен в обьем карьера;15 что позволит увеличить в нем скорости воздушных потоков, уменьшить или ликвидировать застойные и рецирк:уляци6нныё зоны. Все это обусловит интенсификацию естественного динами- ,

20 ческого воздухообмена в карьере.

И р и м е р. Необходимо проветрить вытянутый в плане карьер со следуя -. : вдими параметрами tfj 900 м, Нц l5t) м длина карьера вкрест потоку, BV 2000, объем выработанного пространства равен 120 млн.м . Угол

раскрытия ветрового потока при входе в карьер составляет около 15, тогда объем зоны рециркуляции равен 18 млн.мЭ. Вертикальная мощность части ветрового потока, принимающей участие в проветривании карьера по рециркуляционной схеме, определяется по формуле

б.

h

,М.;

3,74 сЦ(

в рассматриваемом случае h 49,7м.

Чтобы получить максимальный.эф- : 40 фект по интенсификации естественного динамического проветривания в данном примере, необходимо ликии«

дировать зону, рециркуляции,.для чего часть ветрового потока с h 49,7 м нужно повернуть в вер гикальнЬй плоскости на угол, равный .

На параллельном длинной оси карьера борту сразу же за контуром отсыпают внешние отвалы с углом откоса к карьеру в Согласно.формулы (9| принимаютhjT 40 м. Отвалы, направление потока и внешня я его граница в карьере при осуществлении способа показаны на фиг.З пунктиром.

Расчеты количеств воздуха, участвующего в проветр 1вании, показывают, что естественный динамический воздухообмен карьера в этом случае, улучшится на 30%.

Оптимальную высоту отвалов с углом откоса к карьеру не более 8 выбирают в каждом конкретном случае с учетом получения максимальной эффективности по интенсификации естественного динамического проветривания карьера, наличия свободных прикарьерньахплощад.ей и экономических соображений. Отвалы создаются из пустых (вскрыаиных) пород обычными способами отвалообразования с использованием бульдозеров или отвйлообразователей за 2-5 лет. Их завершение должно быть приурочено ко времени наступления неблагоприятных условий по фактору естественного воздухообмена карьера.

Использование предлагаемого изобретения позволяет интенсифицировать естественное динамическое проветривание карьера.

Отсипка таких отвалов одновременно с улучшением проветривания карьера обеспечит значительное снижение затрат на их рекультивации), а также позволит проводить ее параллельно с работами по добыче полезного ископаемого.

СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ КАРЬЕРОВ включахяаий создание аэЁюдинамически обтекаемых специальных форм рельефа путем отсыпки в прикарьёрмой территории внешних отвалов и измене.J ние направления ветрового потока, о т л,и ч а ю щ и и с я тем, что, с « Л/:; - ; -а ;. - J - . mi т.: .. v целью повышения эффективности проветривания и снижения капитальных и эксплуатационных затрат путем обес- печения беэотрывности обтекания ветрового потока, внешние отвалы отсыпают со стороны ветров преобладающего направления с углом откоса к карьеру 5-8, начиная от предельного контура карьера с учетом б&рмы безопасности, при этом высоту отва-. лов определяют из выражения . «ОТ . . , (Q«53h- +aooo3) где 06 - угол, на котоглвй требуется повернуть ветровой поток в , карьер, 5 « : - откоса отвалов к карье, РУг 5 « 8/ Пег высота отвалов, м,- ; h - вертиксшьная мощность части ;ввтрового потока, принимающей участие в проветривании ка- 3 I рьера, м v:-:4 2.6 9ta408h5; Флел/